(57)【要約】【課題】廃ガスの殺菌と脱臭を効率よく行い、しかも殺菌と脱臭に要するエネルギー量を極力低減する。【解決手段】生ゴミ処理装置等から発生する廃ガス１を処理する脱臭殺菌装置において、前記廃ガス１を燃焼室４に圧送するブロア２と、前記燃焼室４内に燃料を噴射するバーナー７と、前記燃焼室４からの燃焼廃ガスを接触させる触媒２２と、前記触媒２２と接触した後の燃焼廃ガスと前記ブロア２出口側の廃ガスとを熱交換する熱交換器６を備えた脱臭殺菌装置により上記の課題を解決する。また、前記熱交換器としてクロスパイル型熱交換器６を複数縦続接続することにより、一段と省エネ効果を高めることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生ゴミ処理装置等から発生する廃ガスを処理する脱臭殺菌装置において、前記廃ガスを燃焼室に圧送するブロアと、前記燃焼室内に燃料を噴射するバーナーと、前記燃焼室からの燃焼廃ガスを接触させる触媒と、前記触媒と接触した後の燃焼廃ガスと前記ブロア出口側の廃ガスとを熱交換する熱交換器を備えたことを特徴とする脱臭殺菌装置。
【請求項２】
前記熱交換器としてクロスパイル型熱交換器を複数縦続接続したことを特徴とする請求項１記載の脱臭殺菌装置。
【請求項３】
前記燃料としてプロパンガス等の気体燃料を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の脱臭殺菌装置。
【請求項４】
前記触媒として白金セラミック焼結体を用いたことを特徴とする請求項１〜３記載の脱臭殺菌装置。
【請求項５】
前記触媒を通過する燃焼廃ガスの温度を３００〜４００℃としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の脱臭殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生ゴミ処理装置等から発生する廃ガスを処理する脱臭殺菌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の脱臭装置としては、廃ガスを白金触媒と接触させて脱臭を図るものが存在する。しかし、白金触媒は高価であるうえに、その脱臭効率が常温域では低いことから、脱臭効率を高めるべく、この種の脱臭装置では脱臭処理前に廃ガスを高温に加熱していた。その際、温度調整の利便性や取り扱いの容易さもあって、電熱ヒータを用いて加熱しているものが多かった。
【０００３】
一方、生ゴミ処理装置と一体化された脱臭装置も市場に出回っており、これらの脱臭装置の中には、悪臭を含む廃ガス中に燃料を吹き込んで悪臭の元凶である有機物を燃焼することにより脱臭を図っているものがある。そして、これらの装置では、熱の有効利用を図るべく、生ゴミを分解させるタンク内に高温の廃ガスを導いて、生ゴミの分解を促進しているものがある（特許文献１、２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２７７０４０号公報
【特許文献２】
特開２００１−１７０４４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、廃ガスを加熱するために電気ヒータを用いたものでは、電力消費量が多く、エネルギー費用が高価になってしまうという問題があった。すなわち、各種のエネルギー形態のうち、電力はもっとも良質のエネルギー形態ではあるが、その多くは火力発電所等において熱エネルギーから変換して発電されていることから、燃料の有する熱エネルギーのうち４０％程度が電気エネルギーに変換されるに過ぎない。したがって、燃料を直接燃焼させて熱エネルギーを得る場合に比較すると、エネルギー単価が高価になるという事情がある。さらに、石油やガスなど化石燃料を直接燃焼させて火炎によって廃ガスを加熱する場合に比較すると、殺菌効果は少なかった。
【０００６】
また、生ゴミ処理装置と一体化された脱臭装置では、加熱された高温ガスの熱エネルギーを生ゴミの分解を促進するために利用しているとはいえ、熱エネルギーの利用効率は低かった。したがって、脱臭装置全体としての消費エネルギーの低減にはあまり役立っていなかった。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、有機物等を含む廃ガス中に燃料を噴射して高温状態にすることにより、廃ガス中に含まれる雑菌の殺菌を行うと共に、脱臭するための触媒の反応を活性化して効率よく脱臭を行うことを目的とするものである。
【０００８】
本発明の第二の目的は、廃ガスを効率よく加熱して脱臭殺菌装置で消費する熱エネルギーを極力低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明における請求項１の脱臭殺菌装置は、生ゴミ処理装置等から発生する廃ガスを処理する脱臭殺菌装置において、前記廃ガスを燃焼室に圧送するブロアと、前記燃焼室内に燃料を噴射するバーナーと、前記燃焼室からの燃焼廃ガスを接触させる触媒と、前記触媒と接触した後の燃焼廃ガスと前記ブロア出口側の廃ガスとを熱交換する熱交換器を備えたことを要旨とするものである。
【００１０】
この請求項１の構成によれば、燃焼室内に送り込まれた廃ガス中に燃料を噴射して燃焼させ、廃ガスを高温状態に熱することができることから、廃ガス中に含まれる雑菌を殺菌することができる。また、高温状態の燃焼廃ガスを触媒に接触させることにより廃ガス中に含まれる有機物等を分解できることから、廃ガスの脱臭を効率良く行うことができる。さらに、処理後の高温の廃ガスと処理前の低温の廃ガスとを熱交換器により熱交換しているので、熱の有効利用が図られ、脱臭殺菌装置に費やす熱エネルギーを低減できる。
【００１１】
本発明における請求項２の脱臭殺菌装置は、請求項１記載の発明において、前記熱交換器としてクロスパイル型熱交換器を複数縦続接続したことを要旨とするものである。
【００１２】
この請求項２の構成によれば、低温の廃ガスと高温の燃焼廃ガスを複数の熱交換器により熱交換することから、熱回収効率をより一層高めることができ、高い省エネ効果を得ることが可能となる。
【００１３】
本発明における請求項３の脱臭殺菌装置は、請求項１または２記載の発明において、前記燃料としてプロパンガス等の気体燃料を用いたことを要旨とするものである。
【００１４】
この請求項３の構成によれば、燃料が気体であることから、バーナーを含めた燃料供給装置が簡略化され、燃料の供給制御も容易になる。
【００１５】
本発明における請求項４の脱臭殺菌装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記触媒として白金セラミック焼結体を用いたことを要旨とするものである。
【００１６】
この請求項４の構成によれば、脱臭する廃ガスをムラなく白金セラミック焼結触媒に接触させることができるので、脱臭を確実に行うことができる。
【００１７】
本発明における請求項５の脱臭殺菌装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記触媒を通過する燃焼廃ガスの温度を３００〜４００℃としたことを要旨とするものである。
【００１８】
この請求項５の構成によれば、燃焼廃ガスを高温状態で触媒と接触させることができるので、廃ガスの脱臭を効率よく行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例を示す脱臭殺菌装置の系統図である。図１において処理対象となる廃ガス１には各種のものがあるが、生ゴミ処理プラントから発生し、悪臭の元となる有機ガスを伴った廃ガスを代表的なものとして挙げることができる。この廃ガス１はブロア２の吸入口２ａから吸入され、ブロア２の吐出口２ｂに接続された配管路３を通じて燃焼室４に圧送される。なお、燃焼室４へ通じる配管路３，５の途中には熱交換器６が挿入されるが、熱交換器６については後で詳述する。
【００２０】
燃焼室４は廃ガス１に含まれて悪臭の元となっている有機物を燃焼することにより廃ガス１の殺菌および脱臭を行うためのものである。ブロア２により圧送された廃ガス１は入口ノズル（図示せず）により燃焼室４内に導入される。そして、このノズルの前部には燃料を供給するためのバーナー７が備え付けられており、バーナー７へは燃料タンク８からバルブ９および配管路１０を通じて燃料が供給されるようになっている。ここで、バルブ９は廃ガス処理量の多寡により供給する燃料の量を調整するためのものである。また、燃焼室４への廃ガス入口と出口には必要に応じて温度センサ１１，１１が装備される。なお、バーナー７の近傍には点火装置（図示せず）も装備され、必要に応じて燃料に点火できるようになっている。
【００２１】
また、前記バーナー７に供給する燃料には、気体燃料であるガスを用いるのが好都合である。たとえば、都市ガス供給体制が整っている地域であれば主として天然ガスである都市ガスを使用するのが便利であるし、都市ガス供給体制が整っていない地域ではプロパンガスを利用することができる。いずれにしろガス燃料を用いることにより、バーナー７を含む燃料供給装置の構造が簡素化され、安価な装置を実現することができる。
【００２２】
次に、燃焼室４の構造を図２に基づいて簡単に説明する。燃焼室４の外郭１５は耐熱性を考慮してステンレス鋼で製作されている。そして、この外郭１５の内側には、周囲４面と底面および天面を含む６面とも耐熱煉瓦１６により内張りがなされ、耐火構造とされている。また、燃焼室４は燃焼室内に噴射したプロパンガス等を完全燃焼させるため、所定量の燃焼路長を確保する必要がある。したがって、燃焼室４内には中央に仕切り１７が設けられ、廃ガス１の入口１８と出口１９との間を燃焼廃ガス２０がＵターンするようになっている。このような構造とすることにより燃焼廃ガス２０の燃焼路長を確保すると共に、燃焼室４の占める外形寸法を抑制することができる。
【００２３】
そして、ノズルから燃焼室４内に圧送された廃ガス１にバーナー７から燃料ガスを供給して燃焼させると、廃ガス中に含まれる悪臭の元となっている有機物も燃焼することができる。したがって、廃ガス中の雑菌を殺菌すると共に脱臭も行うことができる。ただし、この燃焼による脱臭のみでは、脱臭の程度としては低く、高度な脱臭を行うことはできない。そこで、高度な脱臭を行うためには燃焼室４の後段に触媒装置２１を接続する必要がある。
【００２４】
次に、触媒装置２１について図３を参照しながら説明する。図３は触媒装置２１の内部に収納される触媒２２を示す外観斜視図である。この種の脱臭殺菌装置１２に用いる触媒としては、白金セラミック焼結触媒がもっとも適している。この触媒２２は貴金属である白金を含むことから高価ではあるが、高い脱臭能力を有しており、取り扱いも容易であるという利点がある。
【００２５】
また、図１に示すように触媒装置２１は燃焼室４の直後に接続される。このような構成にするのは、触媒２２による有機物の分解効率を高めるためである。すなわち、触媒として用いられる白金セラミック焼結触媒２２の分解能力は、室温程度でもある程度は有するが、３００〜４００℃に加熱することにより飛躍的に向上する。したがって、高価な白金セラミック焼結触媒２２を使用する場合、前記の温度域で使用することがコスト低下にも結びつくことになる。
【００２６】
ここで、白金セラミック焼結触媒２２は、具体的には図３に示すような形態をしており、一辺が１００＊１００＊６０ｍｍ程度の直方体に形成されている。また、量産性を考慮してユニット化されている。したがって、処理ガス量の多寡に応じて適宜使用個数を選択することにより、種々のサイズの脱臭装置に対応できるようになっている。１００＊１００ｍｍの面２２ａには一辺が１ｍｍ程度のハニカム面２２ｂが多数形成されており、各ハニカムは６０ｍｍのガス通路長を構成している。このユニット化された白金セラミック焼結触媒２２は、必要数だけステンレス鋼製の筐体に収納され、燃焼廃ガスの入口が直接又は配管路を介して前段の燃焼室４に接続されている。そして、触媒装置２１の出口からは白金セラミック焼結触媒２２により脱臭された臭いのないガスが送出されることになる。この段階で廃ガス１の殺菌脱臭処理は完了することになるが、触媒装置２１の出口からのガス温度はまだ高温であり、そのまま排出したのでは熱損失が大きい。そこで、次段に熱交換器６を接続して熱回収を図り、熱の有効利用により殺菌脱臭装置に投入する燃料の低減を図ることとしている。
【００２７】
また、この熱交換器６は図１に示すように、ブロア吐出口２ｂから燃焼室４へ廃ガス１を圧送する管路３，５の途中に設置され、低温の受熱媒体としてブロア吐出口２ｂからの未処理廃ガス１を用いる。一方、高温の授熱媒体としては触媒装置２１から出た処理済みの燃焼廃ガスを用いる。ここで、この熱交換器６には図４，５に示す熱交換効率の高いクロスパイル形式の熱交換器６が用いられる。この形式の熱交換器６はコンパクトな外形形状ながら、授受熱媒体が熱交換器６内に長く滞留することから、高い熱交換効率が得られる特徴がある。そこで、以下このクロスパイル形式の熱交換器６について説明する。
【００２８】
図４において熱交換器６は、それぞれステンレス等の金属製薄板から成る伝熱板２５と隔板２６とを交互に積層して構成されている。伝熱板２５と隔板２６はそれぞれ正方形に形成され、伝熱板２５はプレス成型などによって全長に渡って凹部２５ａと凸部２５ｂとを交互に形成し、一方、隔板２６は平板状に形成されている。このようにして伝熱板に形成する凹部２５ａと凸部２５ｂを伝熱板２５の間に介在する隔板２６で遮蔽して授熱媒体と受熱媒体を流す流路２７，２８を形成する。すなわち、上面側に積層する隔板２６と凹部２５ａとの間に流路２７が形成され、さらに、下面側に重ね合わせる隔板２６と凸部２５ｂとの間に流路２８が形成されることになる。なお、多数の伝熱板２５を積層する際、図４に示すように、伝熱板２５に形成された凹部２５ａと凸部２５ｂが互いに直交するように一枚毎に伝熱板２５を交叉させて積層する。これにより、伝熱板２５に形成する流路２７，２８が互いに交叉し、この流路２７，２８内の授熱媒体と受熱媒体とは互いに交叉して流れる。なお、流路２７，２８は、各伝熱板２５と隔板２６の側縁部で開口し、これが熱媒体と受熱媒体の入口部２９と出口部３０となる。これにより、流路２７，２８を通る未処理廃ガスと処理済燃焼廃ガスは、障壁部３１，３２に衝突して障壁部３１，３２を迂回するように分岐するため、熱交換器６の内部での未処理廃ガスと処理済燃焼廃ガスの滞留時間が長くなり、熱交換効率を高めることができる。
【００２９】
このクロスパイル形式の熱交換器６を用いて熱交換を行った図１の例で説明すると、当初１５℃の廃ガス１は熱交換器６の出口では１９５℃に加熱される。一方、触媒装置２１の出口で３０５℃であった処理済の燃焼廃ガスの温度は１１５℃にまで冷却される。このようにして処理済の燃焼廃ガスの熱エネルギーを有効に回収し、脱臭殺菌装置において消費される熱エネルギーを低減することができる。
【００３０】
図６は本発明による脱臭殺菌装置の第二実施例を示す系統図である。脱臭殺菌処理の基本フローは、先に説明した図１に示す第一実施例と同様である。ただし、第一実施例においては熱交換器６が１個であったが、第二実施例では３個縦続接続されている点が異なる。また、ここで用いられる熱交換器６ａ，６ｂ，６ｃは、いずれもクロスパイル形式の熱交換器であるという点では、第一実施例と同様である。各熱交換器６ａ，６ｂ，６ｃの間は配管路により接続される。すなわち、受熱媒体である低温の廃ガス１の流路は配管路５ａ，５ｂ，５ｃにより接続される。一方、授熱媒体である高温の燃焼廃ガスの流路は、触媒装置２１側から配管路１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより順次接続される。さらに、各配管路には必要に応じて温度センサ１１が装着される。
【００３１】
このようにして複数の熱交換器６ａ，６ｂ，６ｃを縦続接続して用いると、熱交換効率が向上し、同一温度条件の授受熱媒体により熱交換する場合であっても、低温の廃ガスをより高温度に、また、高温の処理済燃焼廃ガスをより低温度に熱交換することができる。例えば、図６において当初１５℃の廃ガス１は、一段目の熱交換器６ａの出口では９０℃に、二段目の熱交換器６ｂの出口では１６５℃に、そして三段目の熱交換器６ｃの出口では２４５℃にまで加熱される。一方、触媒装置２１の出口において３０５℃の処理済燃焼廃ガスは、三段目の熱交換器６ｃの出口では２３５℃に、二段目の熱交換器６ｂの出口では１６５℃に、そして一段目の熱交換器６ａの出口では９５℃にまで冷却される。このようにして低温の廃ガスをより高温度に、また、高温の処理済燃焼廃ガスをより低温度に熱交換することができる。したがって、複数の熱交換器６ａ，６ｂ，６ｃを縦続接続して用いると、単一の熱交換器６を用いる場合に較べてより高効率な熱交換を行うことができ、消費する熱エネルギーの低減を図ることが可能になる。
【００３２】
ここで、臭いを有する廃ガスの脱臭効果の評価方法について簡単に説明する。臭いの評価を分析機器だけで行うのは現在でも困難な状況にある。そこで、一般的には人間の臭覚によって判断されている。すなわち、臭いを有するガスを臭いのない新鮮な空気で希釈し、何倍の空気で希釈したら人間の臭覚で臭いを感じなくなるかを判断し、その希釈倍率によって脱臭の程度を判断する方法が採られている。
【００３３】
そこで、本発明による脱臭殺菌装置により処理した後の燃焼廃ガスを上記の方法により評価した結果は、以下の通りであった。処理前の廃ガス１に空気を混ぜて人間の臭覚により臭いがなくなるのを評価したところ、約２万倍の空気を混入する必要があった。一方、この廃ガス１を本発明による脱臭殺菌装置によって処理した後、同様にして空気を混ぜて人間の臭覚により臭いがなくなるのを評価したところ、約２０倍の空気を混入するだけで臭いを感じなくなることが判明した。このように本発明によれば、有機物等を含む廃ガス１中に燃料を噴射して廃ガス１を高温状態にし、その後、白金セラミック焼結触媒２２と接触させることで効率よく廃ガス１の脱臭を行うことができる。また、廃ガス１を効率よく加熱して脱臭殺菌装置における消費熱エネルギーを極力低減することができる。
【００３４】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。たとえば、前記実施例ではバーナー７に供給する燃料としてプロパンガスや天然ガスを使用したが、プロパンガス等の気体燃料に代えて灯油等の液体燃料を使用することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明における請求項１の脱臭殺菌装置によれば、廃ガスを高温状態に熱することができることから、廃ガス中に含まれる雑菌を殺菌することができる。また、高温状態の燃焼廃ガスを触媒に接触させることにより廃ガス中に含まれる有機物等を分解できることから、廃ガスの脱臭を効率よく行うことができる。
【００３６】
本発明における請求項２の脱臭殺菌装置によれば、低温の廃ガスと高温の燃焼廃ガスを複数の熱交換器の縦続接続により熱交換することから、熱回収効率をより一層高めることができ、高い省エネルギー効果を得ることができる。
【００３７】
本発明における請求項３の脱臭殺菌装置によれば、バーナーを含めた燃料供給装置が簡略化され、燃料の供給制御も容易になる。
【００３８】
本発明における請求項４の脱臭殺菌装置によれば、脱臭する廃ガスをムラなく白金セラミック焼結触媒に接触させることができるので、脱臭を確実に行うことができる。
【００３９】
本発明における請求項５の脱臭殺菌装置によれば、燃焼廃ガスを高温状態で触媒と接触させることができるので、廃ガスの脱臭を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による脱臭殺菌装置の第１実施例を示す系統図である。
【図２】燃焼室の内部構造を示す断面図である。
【図３】白金セラミック触媒の焼結体を示す外観斜視図である。
【図４】クロスパイル型熱交換器の内部構造を示す斜視図である。
【図５】クロスパイル型熱交換器の内部構造を示す断面図である。
【図６】本発明による脱臭殺菌装置の第２実施例を示す系統図である。
【符号の説明】
１  廃ガス
２  ブロア
４  燃焼室
６，６ａ，６ｂ，６ｃ    熱交換器、クロスパイル型熱交換器
７  バーナー
２２  触媒（白金セラミック焼結触媒）
【図１】
2005007243.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005007243.tif 000007
【図６】
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